JPS6126780Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、例えば高温スラブ顕熱回収装置など
に用いられるヒートパイプ式熱交換器に係り、特
に被加熱流体の異常時におけるヒートパイプの破
裂防止構造に関するものである。

従来のこの種の熱交換器は、ヒートパイプが固
定されて、ヒートパイプの蒸発部と熱源との間隔
が一定に保たれていた。そしてヒートパイプの異
常昇圧による破裂を防ぐため、ヒートパイプの凝
縮部と接する被加熱流体（低温体）の出口側温度
を検出し、それによつて被加熱流体または熱源と
なる高温体の供給量を制御する方式がある。

ところがこの方式では、被加熱流体の流量が極
めて少なくなつた場合に高温体の供給量を制限す
ることが難しいことがある。特に製鉄所連続鋳造
設備における高温スラブの搬送系統、あるいは焼
結炉における焼結コークスの搬送系統などでは、
スラブやコークスの搬送経路にバイパスを設ける
ことは難しく、またそれら高温体の流れそのもの
を制限することはブラント全体に影響するから好
ましくない。そのために、被加熱流体の供給が停
止したりあるいは急激に減少した場合などには、
ヒートパイプの凝縮部が冷却されず、蒸発部側で
作動媒体の蒸発が続行して、内圧が異常に高まり
破裂を招くことがある。

また、ヒートパイプの傾斜角を変更するものと
して実開昭55−180176号公報に開示された考案が
ある。この考案は、ヒートパイプを熱交換器に固
定し、熱交換器自体を傾動させてヒートパイプの
傾斜角度を調整することにより熱輸送量を調整し
ようとするもので、ヒートパイプと熱源（伝熱
部）との相対位置は不変である。

ところで、ヒートパイプの伝熱特性は管内の伝
熱性能もさることながら、熱交換量は、ほとんど
管外の伝熱性能によつて決まり、管内の伝熱係数
は、通常、ある程度の傾斜角以上傾いておれば、
管外の伝熱係数の10倍以上であり、傾斜角を変え
ることによつて調整できる範囲は実際には非常に
狭く、熱源との相対距離が不変のまま傾斜角度の
調整だけで、特に高温のものの冷却に対応するこ
とは困難であつた。

本考案の目的は、このような従来技術の欠点を
解消し、大幅な熱交換量の調整が可能で、破裂の
ない安全性の高いヒートパイプ式熱交換器を提供
するにある。

この目的を達成するため、本考案は、ヒートパ
イプ式熱交換器において、蒸発部が輻射熱を受
け、凝縮部が被加熱流体に接するヒートパイプ
と、該被加熱流体の供給量を検出する検出手段
と、この検出手段から検出信号によりヒートパイ
プの蒸発部と熱源との間隔、およびヒートパイプ
の傾斜角を変更する変更手段とを備えたことを特
徴とする。

次に本考案の実施例を高温ラブ顕熱回収装置の
場合について図とともに説明する。第１図は通常
の運転状態を、第２図は被加熱流体の供給量が少
なくなつた場合あるいは停止した場合の状態をそ
れぞれ示す。

製鉄所連続鋳造設備で製造された高温状態
（700〜900℃）にあるスラブ１は、ローラやウオ
ーキングビームなどから構成された搬送装置９に
よつて順次搬送されて来る。

搬送装置２の上方には、多数のヒートパイプ２
を並べて吸熱壁が構成され、この吸熱壁はスラブ
１の搬送方向に延延びている。ヒートパイプ２は
管壁にウイツクや多数の細い縦溝が形成され、管
内が減圧状態になつているとともに、水やアルコ
ールなどからなる作動媒体７が所定量注入されて
いる。通常の運転状態では第１図に示すように、
各ヒートパイプ３は若干傾斜して配置されて、そ
れの蒸発部１０がスラブ１の上方にくるように設
けられ、蒸発部１０の端部はジヤツキ６の可動部
１１に支持されている。一方、ヒートパイプ２の
凝縮部１２はドラム３の缶水８中に挿入・固定さ
れており、ドラム３には給水ノズル４と蒸気ノズ
ル５とが設けられている。図示していないが、ド
ラム３はベアリングなどの適宜な手段によつて回
動可能に支持されており、従つて第２図に示すよ
うにジヤツキ６によつてその可動部１１を上昇す
ると、ヒートパイプ２とドラム３は一体になつて
時計方向に回動する。

スラブ１からの輻射熱がヒートパイプ２の蒸発
部１０に伝達されると、蒸発部１０にある作動媒
体７が加熱されて蒸気となり、その蒸気は凝縮部
１２まで流動し、そこで凝縮熱を放出しながら液
化される。ドラム３では、この吸収した凝縮熱に
より缶水８が加熱されて水蒸気１３となり、一
方、液化した作動媒体７はウイツクあるいは縦溝
を伝わつて蒸発部１０に還流される。このように
通常の運転状態では、ヒートパイプ２の蒸発部１
０は熱源である高温スラブ１の近くに配置され、
ヒートパイプ２における作動媒体７の蒸発と凝縮
のサイクルを繰返すことにより、スラブ１の保有
熱が水蒸気１３の形で回収される。

ところで、ドラム３への缶水８の供給量が極端
に減少するか、あるいは供給が停止した場合、そ
の供給量を図示しない検出手段により検出する。
そして、該検出手段からの検出信号に基づいて、
変更手段としてのジヤツキ６を作動させ、第２図
に示すようにヒートパイプ２の蒸発部１０を凝縮
部１２よりも高位置に持ち上げ、熱源であるスラ
ブ１から遠ざける。このようにしても蒸発部１０
の管壁温度は若干高くなるが、それを凝縮部１２
よりも高位置に持ち上げているから、作動媒体７
は凝縮部１２に移動して蒸発部１０にはほとんど
存在しない。従つて蒸発部１０の管壁温度が若干
高くなつても作動媒体７の蒸気量は正常運転状態
よりも少なく、缶水８の温度も上昇しない。ドラ
ム３への缶水８の供給状態が正常に戻れば、それ
を検知してジヤツキ６を作動させ、持ち上がつて
いた蒸発部１０を降下させて再びスラブ１の近く
に配置する。

前記実施例では熱源である高温スラブ１とヒー
トパイプ２の蒸発部１０との間隔を、被加熱流体
である缶水８の供給状態で調整する手段としてジ
ヤツキ６を用いたが、これに限定されることな
く、例えばウインチなどを用いてヒートパイプ２
の移動を行なうこともできる。

本考案は前述のような構成になつており、ドラ
ム内の被加熱流体としての缶水８の供給量が極端
に減少するか、供給が停止した場合にこれを検出
して、ヒートパイプの蒸発部を熱源から遠ざけて
ヒートパイプへの伝熱量を減少させ、さらに、ヒ
ートパイプの傾斜角を変えて作動媒体の蒸気量を
少なくするので、大幅な熱交換量の調整が可能と
なり、ヒートパイプ内の異常昇圧による破裂を防
ぎ、安全性の高い熱交換器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図はすべて本考案の実施例に係るヒートパイプ
式熱交換器を説明するためのもので、第１図は通
常の運転状態を示す概略構成図、第２図は被加熱
流体の供給状態が変化した場合を示す概略構成図
である。 １……スラブ、２……ヒートパイプ、６……ジ
ヤツキ、８……缶水、１０……蒸発部、１１……
可動部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 蒸発部が熱源からの輻射熱を受け、凝縮部が被
   加熱流体に接するヒートパイプと、該被加熱流体
   の供給量を検出する検出手段と、この検出手段か
   らの検出信号によりヒートパイプの蒸発部と熱源
   との間隔、およびヒートパイプの傾斜角を変更す
   る変更手段とを備えたことを特徴とするヒートパ
   イプ式熱交換器。